JP2015010438A - 杭打ち装置 - Google Patents

Abstract

【課題】打設箇所がプラットホームの側縁近く等の制限があり、大型の重機での施工が困難な狭隘箇所であっても使用することが可能な杭打ち装置を提供する。【解決手段】ベース部の中心よりも側縁部に近接した位置に形成された開口部４０と、開口部４０の一部又は全部を囲むようにして配置され、前後左右の水平方向に移動可能に形成されると共に、杭を前記開口部４０内に配置するための保持手段９を備えた支柱３，３が立設された位置決め機構とを備えていることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、鋼杭やスパイラル杭などの杭を地盤に打ち込む杭打ち装置に関し、さらに詳しくは、設置、打設、移動を迅速、且つ、連続して行うことができると共に、作業がしにくい狭隘箇所において杭を打ち込むのに好適な杭打ち装置に関する。

地盤に杭を打ち込むための杭打ち装置は種々のものが知られているが、重機が使用できない狭隘な場所で使用するための杭打ち装置として、例えば、特許文献１に開示された基礎施工用装置がある。この基礎施工用装置は、開口が設けられた接地板と、開口を挟んで接地板に複数本が立設される支柱と、開口の略真上に回転軸が位置するように支柱に沿って移動可能に取り付けられる回転駆動部と、回転駆動部に装着される地盤を切削可能な切削ロッド、回転杭又はサンプラーチューブを備えたことを特徴としており、この構成により、大型のオーガ掘削機やクレーン車を使用することなく杭を設置することが可能であり、その外にも地盤改良を行ったり、サンプラーチューブによって地盤の試料を採取したりすることも可能とされている。

一方、鋼管の周囲にスパイラル状の羽根を備えたスパイラル杭は、羽根径で周面支持力を発揮するため、杭径に比べて大きな鉛直及び引き抜支持特性を有している。また、小口径のスパイラル杭はトルクレンチによる施工が可能であり、狭隘箇所での施工にも優れている。

特開２０１２−３１６８０号公報

ところで、近年では駅のプラットホームに、乗客が進入してくる列車に接触したり、線路上に転落したりすることを防止するためにプラットホームの側縁に沿って可動式ホーム柵を設置することが行われている。可動式ホーム柵を設置する場合には風荷重に対する引抜力と狭隘箇所での施工が必要となる。

しかし、特許文献１の基礎施工用装置は、杭を打設するための開口部がベース部の中心部に設けられているため可動式ホーム柵の設置工事に使用した場合には可動式ホーム柵はプラットホームの側縁近くに配置されることから基礎施工用装置の架台の一部がプラットホームの側縁から外側（線路側）にはみ出してしまい基礎施工用装置を安定して配置することができないという問題がある。

また、可動式ホーム柵の設置工事は、列車の運行が停止される深夜に行う必要があり、施工間合い約３時間程度の中で安全に打設作業を行うことが要求される。従って、設置、打設、移動を迅速、且つ、連続して行うことが必要となる。この点、特許文献１の基礎施工用装置は小型ではあるが、搬送のために車両や台車等を用意する必要があり、また多数の打設が要求される様な場合には迅速な対応ができないおそれがあるという問題があった。

そこで、本発明は、打設箇所が、例えば、プラットホームの側縁近くや壁際である等の制限があり、しかも、作業場所が狭く大型の重機での施工が困難な狭隘箇所であっても使用することが可能な杭打ち装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、設置、打設、移動を迅速、且つ、連続して行うことが可能な杭打ち装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため請求項１に記載の本発明は、施工面に杭を打設するための杭打ち装置において、ベース部の中心よりも側縁部に近接した位置に形成された開口部と、前記開口部の一部又は全部を囲むようにして配置され、前後左右の水平方向に移動可能に形成されると共に、前記杭を前記開口部内に配置するための保持手段を備えた支柱が立設された位置決め機構とを備えていることを特徴とする。

上記課題を解決するため請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の杭打ち装置において、前記杭を施工面に対して垂直に位置させる水平調整機構をさらに備えていることを特徴とする。

上記課題を解決するため請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２に記載の杭打ち装置において、前記ベース部には跳ね上げ可能な車輪が取り付けられていることを特徴とする。

上記課題を解決するため請求項４に記載の本発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の杭打ち装置において、前記杭が、周囲にスパイラル状の羽根を備えたスパイラル杭であり、前記スパイラル杭を回転圧入するための回転駆動部材が着脱可能に連結される増力器を備えていることを特徴とする。

上記課題を解決するため請求項５に記載の本発明は、請求項４に記載の杭打ち装置において、前記ベース部は、前記スパイラル杭を回転圧入した際の反力を受ける反力受具を備えていることを特徴とする。

本発明に係る杭打ち装置によれば、ベース部の中心よりも側縁部に近接した位置に杭を打設する開口部を設けたので、例えば、プラットホームの側縁近くや、壁際であっても安全に設置して杭を打設することができるという効果がある。そのため、作業場所が狭く大型の重機での施工が困難な狭隘箇所であっても容易に使用することが可能となる。

また、本発明に係る杭打ち装置によれば、跳ね上げ可能な車輪を備えているので移動が容易であり、位置決め機構や水平調整機構を備えているので杭の打設位置を迅速に決定することができ、設置、打設、移動を迅速、且つ、連続して行うことができるという効果がある。

さらに、本発明に係る杭打ち装置によれば、杭がスパイラル杭である場合にはベース部にスパイラル杭を回転圧入した際の反力を受ける反力受具を備えることとしたので杭打ち装置自体が位置ずれを起こすことなく確実にスパイラル杭を回転圧入させることができるという効果がある。

本発明に係る杭打ち装置の好ましい一実施形態の正面図である。 図１に示す杭打ち装置の平面図である。 図１に示す杭打ち装置の側面図である。 図２に示す開口の周辺構成を示す斜視図である。 反力受具の他の実施形態を示す図である。 本発明に係る杭打ち装置の移動を説明する図である。 施工場所に杭打ち装置の反力受具を挿入した状態を示す図である。 杭打ち装置の車輪を退避させる作業を説明する図である。 杭打ち装置のビームの水平・鉛直を行う作業を説明する図である。 下部杭を杭打ち装置に取り付ける作業を説明する図である。 下部杭を杭打ち装置に取り付けた状態を示す図である。 杭打ち装置に電動トルクレンチを取り付けた状態を示す図である。 下部杭を地中等に圧入し終わった状態を示す図である。 下部杭に上部の杭を溶接する作業を説明する図である。 上部杭の上端を支持する作業を説明する図である。 上部杭を地中等に圧入し終わった状態を示す図である。 反力受具を撤去した状態を示す図である。

本発明に係る杭打ち装置の好ましい一実施形態について図面を参照しつつ以下詳細に説明する。図１は本発明に係る杭打ち装置の好ましい一実施形態の正面図、図２は図１に示す杭打ち装置の平面図、図３は図１に示す杭打ち装置の側面図である。

［杭打ち装置の構成］
図示された杭打ち装置１は、概略として、四辺の下部に可倒式（＝跳ね上げ式）の車輪２，２を備えたベース部（架台）１０と、打設する杭を配置するためにベース部１０の中心よりも側縁部に近接した位置に形成された略方形状の開口部４０（図４参照）と、開口部４０の三辺をコの字形状に囲むようにして配置された移動フレーム４と、コの字形状の移動フレーム４の上面側の４箇所に立設された支柱３，３と、４本の支柱３，３の上部を取り囲むようにして配置された上部フレーム３ａと、正面側の支柱３，３に沿って昇降可能に架け渡されたビーム８を備えて構成されている。図１に示すように、上部フレーム３ａの略中央部にはワイヤ支持持部材１５が配置されている。また、ビーム８の略中央部には後述する杭を打ち込むための打込部材としての回転駆動部材、具体的には後述する電動トルクレンチ１６、トルクを増大するための増力器９が配置されている。

増力器９は回転駆動部材の出力をギヤの組み合わせ等によって増大させてその回転力をスパイラル杭に付与する機器である。増力器９の下部にはスパイラル杭の頂部を装着して保持固定する図示しない保持手段を備えており、スパイラル杭は先端が開口部４０内に挿通された鉛直状態でしっかりと保持される。尚、本実施形態では、打込部材としてスパイラル杭を回転させながら施工面へ回転圧入するための回転駆動部材、例えば、電動トルクレンチ１６としているが、打込部材はこれに限定されるものではなく、例えば、振動を与えながら圧入する振動圧入機等であってもよい。そして、この場合には、増力器９の代わりに振動圧入機等を直接ビーム８に取り付けることもできる。

コの字状の移動フレーム４は、断面Ｈ字状のＨ鋼によって形成されており、Ｈ鋼の下側の空間部の四隅にはボールベアリング５，５がそれぞれ配置されて移動フレーム４を前後左右の水平方向に適宜に移動させることができるようになっている。この構造によって水平方向の位置合わせを行う位置決め機構が形成される。尚、位置決め機構には所定の位置に位置決めした後に移動フレーム４が勝手に移動しないように固定するための図示しないストッパ機構が設けられている。また、移動フレーム４を形成するＨ鋼の上側の空間部の四隅にはそれぞれジャッキ６，６が配置され、ジャッキ６、６の上に配置された支持プレート４ａ，４ａを挟んで支柱３，３が立設されている。この構造によってジャッキ６，６で移動フレーム４の四隅の角部をそれぞれ独立して上下させることで鉛直状態の微調整を可能とする水平調整機構が形成される。尚、図８に示すように、各ジャッキ６，６は、油圧ポンプからの油圧調整が４連分岐バルブ１３（図９参照）を介して行われるようになっているので１つの油圧ポンプで鉛直状態の調整を行うことができる。

ベース部１０に形成された開口部４０は、略方形状の空間を有してベース部１の中心よりも側縁部に近接した位置、より具体的には、一辺がベース部１の側縁部と隣接するようにして形成されており、開口部４０の内周面は、図４に示すように、リブ４１によって囲繞されている。そして、この開口部４０内に反力受具７が内嵌されている。反力受具７は、スパイラル杭を施工面に回転圧入する際に生じる反力を施工面の地盤によって支持することにより杭打ち装置１自身が反力によって回転したり位置ずれしないようにしっかりと保持するための部材である。本実施形態の反力受具７は、鋼板を四角形に組み合わせて形成された中空状の枠状部材であり、反力受具７の互いに対向する両側面には複数のボルト孔７ｃ，７ｃが一列に並んで穿設されており、使用時には開口部４０内に内嵌されてボルト４１ａ，４１ａによってリブ４１にしっかりと固定される。ボルト孔７ｃ，７ｃを適宜に選択して反力受具７をベース部１０に取り付けることにより、反力受具７をベース部１０の側面と面一に配置したり、反力受具７をベース部１０の側面よりも突出させるようにして配置できるようになっている。これにより反力受具７と凹部４００との相対的な位置合わせが可能となる。一方、移動時などで反力受具７を使用しない場合には、開口部４０から取り外されてビーム８に吊下支持されるようになっている。本実施形態では開口部４０を一辺がベース部１の側縁部と隣接するようにして形成し、移動フレーム４を開口部４０の三辺をコの字形状に囲むようにして形成したが、開口部４０をベース部１０のやや中心よりに形成し、開口部４０の四辺全てを移動フレーム４０でロの字形状に取り囲むように形成することもできる。

反力受具７の他の実施形態としては図５に示すものがある。図５に示す反力受具７は、ベース部１０から延伸するようにして伸びるアーム部７ａの先端に取り付けられており、枠状に形成された反力受具７を地盤内に挿入することによってスパイラル杭を回転圧入した際の反力を吸収して杭打ち装置１自身が反力によって回転したり位置ずれしないようにしっかりと保持する。アーム部７ａは、例えば、所定の長さのＨ鋼を用いることができ、Ｈ鋼の側面が施工面と接するように横配置した状態で一方端側がベース部１０にボルト等によって着脱自在に固定される。アーム部７ａの先端側に取り付けられる反力受具７は、上述したような鋼板を四角形に組み合わせて形成された中空状の枠状部材を用いることができ、この枠状部材が施工面に設けた凹所４００に挿入可能に所定の段差が形成されるようにしてアーム部７ａの先端に取り付けられた鋼板７ｂにボルト等の締結具によって着脱自在に固定される。反力受具７のその他の実施形態として図示はしないが、例えば、アーム部７ａの先端に図示しないウエイトを取り付けた構造ものや、或いは、アーム部７aの先端を近くにある既存の構造物に直接固定することで反力受とすることもできる。

杭打ち装置１の図１における右側には回転圧入するスパイラル杭をワイヤ６１及びフック６２によって吊り上げる（図１０参照）ための電動ウィンチ１９ｂが配置され、他方杭打ち装置１の図１における左側にはワイヤ６３によってビーム８を上下に移動させるための電動ウィンチ１９ａが配置されている。また、図１における左右の支柱３，３には、作業者３０の作業を容易にするための足場１７ａ，１７ｂがそれぞれ取り付けられている。尚、支柱３，３は、図３に示すように、図３における右側と左側とでその高さが異なっている。スパイラル杭を吊下支持するための機構を備えた右の支柱３，３を相対的に低くすることで狭隘箇所での作業に支障をきたさないようにすると共に、ビーム８を上下方向に案内すると共に施工面へ回転圧入するスパイラル杭を保持する右側の支柱３，３はその高さをできるだけ高くすることで少しでも長い杭を打設できるようにするためである。

車輪２，２は、自由な方向へ走行することができるように３６０°回転可能に、且つ、ベース部１０が施工面に接地できるように可倒可能にベース部１０に取り付けられている。すなわち、杭打ち装置１を図示しないジャッキ等によってジャッキアップした状態で作業者３０が車輪２，２を斜め上方へ跳ね上げ操作することにより、車輪２，２を地面から離してベース部１０を施工面に接地させることができるようになっている。

杭打ち装置１の図１における右側には、杭打ち装置１を移動させるための駆動力となる搬送アシスト装置２０が着脱できるように形成されている。搬送アシスト装置２０はギヤ機構等を内蔵したモータ２２を備え、その回転力をベルト２３を介して車輪２４に伝達する構成となっている。モータ２２の正転・逆転・停止及び回転速度は付属するコントローラ１８によって制御することができると共にブレーキ機能を備えている。杭打ち装置１の車輪２，２は自由な方向へ走行することができるようになっているので搬送アシスト装置２０によって杭打ち装置１を簡便、且つ、自由に移動させることができる。尚、搬送アシスト装置２０を反対側（杭打ち装置１の図１における左側）にも着脱できるように形成することもできる。

［杭打ち装置の動作］
次に、図６〜図１７を参照して杭打ち装置１の使用の手順について説明する。図６〜図１７はそれぞれ杭打ち装置１の設置から作業完了までの各状態を示す正面図である。尚、施工現場には予め反力受具７が挿入される凹所４００が予め設けられているものとする。まず、作業者３０は杭打ち装置１と搬送アシスト装置２０を施工現場近くまでトラック等で運搬する。次に、図６に示すように、杭打ち装置１に搬送アシスト装置２０を連結して所定の施工場所へ移動する。施工場所に到達後、作業者３０は搬送アシスト装置２０を杭打ち装置１から取り外す。

杭打ち装置１を所定の施工箇所に配置したら、図７に示すように、作業者３０は杭打ち装置１の反力受具７を開口部４０内に内嵌しつつ、予め施工場所の地面等に設けられた凹所４００に挿入する。そして、反力受具７をその側面に穿設された所定のボルト孔７ｃ，７ｃを選択して（ここではベース部１０の側面と面一になるようなボルト孔７ｃ，７ｃを選択して）ボルト４１ａ，４１ａによってリブ４１に固定する。次いで、図８に示すように、杭打ち装置１をジャッキアップして車輪２を跳ね上げる。この作業を４つの車輪２についてそれぞれ実施してベース部１０を施工面に接地させる。次いで、図９に示すように、４連分岐バルブ１３を介して移動フレーム４の四隅にある各ジャッキ６，６を適宜に動作させて鉛直状態の調整を行い、さらに、ボールベアリング５，５によって移動フレーム４を前後左右に適宜に水平移動させて水平方向の位置合わせを行う。

次に、作業者３０は、図１０に示すように、電動ウィンチ１９ａ及びワイヤ６３を用いてビーム８を上方へ上昇させ、さらに、電動ウィンチ１９ｂ、フック６２及びワイヤ６１を用いて最初に圧入する下部杭（スパイラル杭）５０を吊り上げる。この下部杭５０には、その上部に後述するスパイラル杭が上部杭５１として溶接によって連結される。次いで、図１１に示すように、下部杭５０の頂部を増力器９の下部に装着する。そして、図１２に示すように、打込部材である電動トルクレンチ１６を増力器９に固定する。次いで、作業者３０は電動トルクレンチ１６を動作させて下部杭５０を凹所４００に回転圧入する。このとき、電動ウィンチ１９ａを制御することによりビーム８を下部杭５０の下降と連動させるようにして降下させる。そして、図１３に示すように、下部杭５０の上部の所定長が露出した状態となるまで回転圧入する。尚、図１３は、回転圧入後にビーム８を最上位置まで上昇させて上部杭５１の取り付けに備えて待機した状態を示している。

次に、作業者３０は、上部杭５１を準備し、図１０に示したようにして増力器９の直下へ吊り上げる。次いで、作業者３０は溶接機７０を準備し、図１４に示すように、下部杭５０の上部に上部杭５１を溶接５５によって同軸に溶着する。そして、下部杭５０の場合と同様に、上部杭５１の上端を増力器９の下部に装着する。そして、増力器９に電動トルクレンチ１６を取り付けて回動自在に固定する。さらに、作業者３０は、電動トルクレンチ１６を動作させると共にビーム８を下降させながら上部杭５１と下部杭５０をさらに回転圧入する。このとき、上部杭５１の上部の所定長が露出するまでに回転圧入を行う。尚、必要であれば上部杭５１の上にさらに別の上部杭を次々と連結させる場合もある。

次に、図１５に示すように、上部杭５１の上部に連結部材５３を介して上部杭５１を所定の深さまで打ち込むためのやっとこ５２をさらに取り付ける。そして、やっとこ５２の上端を増力器９の下部に装着し、電動トルクレンチ１６を動作させると共にビーム８を下降させながらやっとこ５２、上部杭５１及び下部杭５０を一体に回転圧入し、上部杭５１の上部が所定の位置に至るまで圧入する。この状態を図１６に示す。尚、やっとこ５２はその後引き抜かれる。

回転圧入作業が終了したら、作業者３０は、図１７に示すように、反力受具７をリブ４１と連結されていたボルト４１ａ，４１ａを取り外し、開口部４０及び凹所４００から抜き取った後、ベース部１０をジャッキアップして退避させておいた４つの車輪２，２を順次元に戻して接地させる。そして、作業者３０は、図６に示すように、搬送アシスト装置２０を進行方向の反対側に取り付け、杭打ち装置１を次の施工箇所へ移動させて上述の作業を繰り返す。

［実施形態の効果］
本実施形態に係る杭打ち装置によれば、ベース部１０の中心よりも側縁部に近接した位置に杭を打設する際の通路となる開口部４０を設けたので、プラットホームの側縁近くや、壁際であっても安全に設置して杭を打設することができるという効果がある。また、作業場所が狭く大型の重機での施工が困難な狭隘箇所であっても容易に杭打ちすることができるという効果がある。

また、本実施形態に係る杭打ち装置によれば、施工面に対して水平方向及び鉛直方向の位置決め機構を備えているので、杭の打設位置を迅速に決定することができ、跳ね上げ可能な車輪２，２及び搬送アシスト装置２０を取り付け可能としたので杭打ち装置１の移動が容易であり、設置、打設、移動を迅速、且つ、連続して行うことができるという効果がある。

さらに、本実施形態に係る杭打ち装置によれば開口部４０に取り付けられる反力受具７を備えているので、スパイラル杭を回転圧入する場合でも杭打ち装置１自体が反力による回転を効果的に抑制してスパイラル杭を確実に回転圧入させることができるという効果がある。

以上のように、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能であることはいうまでもない。上述した杭打ち装置の動作の説明では反力受具７は開口部４０に取り付けるものに基づいて説明をしたが、アーム部７ａの先端に枠体を取り付けた反力受具７、アーム部７ａの先端にウエイトを取り付けた反力受具７、アーム部７ａの先端を構造物に直接固定した反力受具７を用いることももちろん可能である。

１ 杭打ち装置
２ 車輪
３ 支柱
３ａ 上部フレーム
４ 移動フレーム
５ ボールベアリング
６ ジャッキ
７ 反力受具
７ａ アーム部
７ｃ ボルト孔
８ ビーム
９ 増力器
１０ ベース部
１１ 電源コード
１３ ４連分岐バルブ
１６ 電動トルクレンチ
１７ａ，１７ｂ 足場
１８ コントローラ
１９ａ、１９ｂ 電動ウィンチ
２０ 搬送アシスト装置
２２ モータ
２３ ベルト
２４ 車輪
３０ 作業者
４０ 開口部
４１ リブ
５０ 下部杭
５１ 上部杭
５２ やっとこ
５３ 連結部材
５５ 溶接
６１，６３ ワイヤ
６２，６４ フック
６４ ワイヤ
７０ 溶接機
４００ 凹所

Claims (5)

1. 施工面に杭を打設するための杭打ち装置において、
   ベース部の中心よりも側縁部に近接した位置に形成された開口部と、
   前記開口部の一部又は全部を囲むようにして配置され、前後左右の水平方向に移動可能に形成されると共に、前記杭を前記開口部内に配置するための保持手段を備えた支柱が立設された位置決め機構と、
   を備えていることを特徴とする杭打ち装置。
2. 請求項１に記載の杭打ち装置において、
   前記杭を施工面に対して垂直に位置させる水平調整機構をさらに備えていることを特徴とする杭打ち装置。
3. 請求項１又は２に記載の杭打ち装置において、
   前記ベース部には跳ね上げ可能な車輪が取り付けられていることを特徴とする杭打ち装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の杭打ち装置において、
   前記杭が、周囲にスパイラル状の羽根を備えたスパイラル杭であり、
   前記スパイラル杭を回転圧入するための回転駆動部材が着脱可能に連結される増力器を備えていることを特徴とする杭打ち装置。
5. 請求項４に記載の杭打ち装置において、
   前記ベース部は、前記スパイラル杭を回転圧入した際の反力を受ける反力受具を備えていることを特徴とする回転圧入装置。

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